因為在未來,我們國家不知道會面臨什么,所以前瞻性很重要,國外有的儲能方式,在我們國家強盛的情況下,肯定是要研究和突破的。
那么地下儲氫是一種大規模能量存儲的概念,將多余的電力轉化成氫泵入并存儲在不同深度的地質構造中。這種儲能方式呢,早在20世紀70年代就有了。其特點是:儲存容量大、儲存時間長、儲能成本低、更為安全。
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而全球現在,根據到2026年4月能查到的信息,現在全球真正在運行的鹽穴儲氫項目,差不多有5個。它們分布在五個國家:美國、英國、中國、法國和德國。還有不少項目正在規劃或者還在建,所以這個數字后面肯定還會變。
先看美國。美國那邊有3個鹽穴儲氫項目在跑,大部分都在墨西哥灣那一帶。比較有名的一個是猶他州的先進清潔能源存儲項目,就是先把風能、太陽能這些可再生能源變成氫氣,然后存到地下的鹽洞里。
英國目前有1個在運行。不過他們還在推新項目,比如柴郡那邊有個叫Salinae的,計劃存400吉瓦時的氫氣。另外還有一個設計里有19個鹽穴的Keuper項目也在弄。
中國這邊,就在2026年4月25號,河南平頂山剛剛投產了一個亞洲頭一個大規模鹽穴儲氫示范工程。這個項目存了150萬標準立方米的氫氣。而且江蘇常州的類似工程也啟動了。在這之前,全世界只有美國有3個、英國有1個這樣的項目在運行。
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法國目前有一個叫HyPSTER的項目,已經進入運營測試階段。這個項目是法國第一個用鹽穴儲氫的示范項目,歐盟那邊給了支持,主要是想試試氫氣在整個鏈條里到底怎么存最合適。
德國的情況稍微復雜一點。他們其實很早,1971年就建了第一個鹽穴儲氫項目,不過后來停了。
那么河南平頂山的這個鹽穴儲氫工程到今天正式投運了。這是亞洲第一個達到百萬方級別的鹽穴儲氫項目,實際儲氫量是150萬標準立方米。氫能行業這些年一直卡在儲存環節,這次用鹽穴把氫氣大規模存進去,等于給整個產業打開了一個口子。
平頂山地下有很厚的鹽巖層,過去采鹽的方式是往地下打井、注入淡水,把鹽溶解后抽出鹵水,地下就會留下一個空洞,這就是鹽穴。以前鹽穴大多用來儲存天然氣或者壓縮空氣,這回改存氫氣。項目把地下鹽穴的水溶體積做到了超過3萬立方米,相當于在地下千米左右造出一個大容器。能造出這么個空腔并且保持結構穩定,說明平頂山這種地質條件建儲氫庫是過得去的,技術上驗證清楚了。
儲氫比存天然氣麻煩,麻煩主要出在兩個方面:一個是密封,一個是材料。氫氣分子特別小,是已知氣體里最輕的,特別容易從金屬的細微縫隙里滲走。如果只是一般的漏還好辦,更要命的是氫鉆到金屬里面以后,會讓鋼材慢慢變脆,這就是業內說的氫脆。井下用的套管和井口的閘門要是一直泡在氫氣環境里,扛不住氫脆的話,整個井沒幾年就廢了。為了過這一關,工程研制了抗氫脆的套管和高密封性的井口裝置。而且這些東西全是國內廠家自己造的,沒有靠進口。以后再有同類項目,管材和設備就可以在國內解決,成本降得下來,供應鏈也不受制于人。
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光有硬件還不夠,氫氣存在地下千米深處,萬一有泄漏或者地層出現異常,得馬上知道。工程布置了一套監測系統,從地面、井筒到腔體內部都裝了傳感器,連續測量氫氣濃度、溫度、壓力,還監聽地層微小的震動。只要哪里不對勁,系統就會發預警,運營方可以提前采取行動。這套手段把地下儲氫庫置于持續監測之下,讓長期安全運行有了保障。
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能源是需要互補的,這和抽水蓄能風光互補一樣,可以讓能源不會被浪費掉。
第一個作用是補齊了氫能產業鏈里儲這個短板。這些年制氫端進展不慢,電解水制氫裝備越來越成熟,加氫站和氫能車也在增加,但氫氣的大規模儲存一直沒解決好。常用的高壓氣態儲存占地大、成本高,液化則耗能太高。鹽穴儲氫等于找到了一種便宜且容量夠大的存法。鹽巖本身還有自愈合特性,小的裂隙能自己堵上,維護成本比預想的低。有了這種儲存手段,氫氣就可以實現周轉和調峰,整個產運銷的鏈條才算真的接上了。
第二個作用是給風電光伏當后盾。風光發電不穩定,中午光伏出力很大,電網消納不了就只能棄掉,到了晚上又發不出來。以后可以把棄掉的那部分電用來電解水制氫,把制成的氫氣泵進鹽穴存起。等電網缺電的時候,再用燃料電池或氫燃機發電送回去,也可以不發電,直接把氫氣輸送給化工廠、鋼廠和加氫站。這樣鹽穴儲氫庫就變成了一個大號的綠色充電寶,能大量回收原本要浪費的風光電,推動電力系統往低碳方向走。換一個說法,就是另一個版本的抽水蓄能。
第三個作用體現在能源安全上。我們國家現在還進口不少原油和天然氣,外部形勢一有變化,能源供應就會受到壓力。氫不一樣,它能用國內的風、光、水等資源制取,只要儲存能力足夠,就能把這些不依賴進口的能源屯下來。鹽穴儲氫庫可以作為國家能源儲備的一部分,和地下儲氣庫、地面油罐互為補充,減少對海外化石能源的依賴。
第四個作用是提供了一個可推廣的樣板。平頂山這個項目從造腔、選材到監測跑通了全流程,積累了實際運行數據。國內有鹽巖資源的地方不止平頂山,江蘇金壇、湖北云應、四川等地都有條件,后面可以根據地質情況復制這套方案。此外,項目還規劃了后續的用氫場景,比如把氫氣按一定比例混入天然氣管網,減少城鎮燃氣的碳排放;還可以把氫氣和捕集到的二氧化碳合成為綠色甲醇,這種甲醇能給船舶當清潔燃料,或者作為基礎化工原料。一旦這些路線跑順了,氫氣的用途就不再局限于交通,還會進到工業和建筑領域。
過去氫能推廣不開,很多時候不是制取貴或者沒人用,而是沒地方便宜地存。現在儲存這個環節通了,后面的規模化發展就有了一個實實在在的基礎。這就和新能源汽車的發展一樣,儲能是放在首位的。
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